UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CAMPECHE INFORME: PIEDRA CALIZAPIEDRA
CALIZADEFINICINLacaliza, oroca calcrea, es unaroca
sedimentariacompuesta mayoritariamente porcarbonato de
calcio(CaCO3), generalmentecalcita, aunque frecuentemente presenta
trazas demagnesita(MgCO3) y otroscarbonatos. Tambin puede contener
pequeas cantidades de minerales
comoarcilla,hematita,siderita,cuarzo, etc., que modifican (a veces
sensiblemente) el color y el grado de coherencia de la roca. El
carcter prcticamente monomineral de las calizas permite
reconocerlas fcilmente gracias a dos caractersticas fsicas y
qumicas fundamentales de la calcita: es menos dura que el cobre(su
dureza en laescala de Mohses de 3) y reacciona con efervescencia en
presencia decidostales como elcido clorhdrico.FORMACINLas calizas
se forman en los mares clidos y poco profundos de las regiones
tropicales, en aquellas zonas en las que los aportes detrticos son
poco importantes. Dos procesos, que generalmente actan
conjuntamente, contribuyen a la formacin de las calizas: Es una
roca que esta formada principalmente por Carbonato de calcio,
normalmente tienen origen sedimentario, al depositarse por largo
tiempo los esqueletos carbonatados de seres vivos en los fondos de
los Ocanos. Las acciones qumicas y el tiempo posteriores dan a esos
depsitos carcter ptreo. Cuando tiene alta proporcin de carbonatos
de Magnesio se le conoce como Dolomita. Aunque puede presentarse
compacta, la caliza es generalmente una roca porosa lo que la hace
importante como reservorio de Petrleo. La roca se disuelve
lentamente en las aguas aciduladas por lo que el agua de lluvia y
ros (ligeramente cidas) provoca la disolucin de la caliza, creando
un tipo de meteorizacin caracterstica denominada Krstica o
Crstica.Las calizas pueden referirse a dos orgenes: las autctonas y
las alctonas. Las calizas autctonas se han formado in situ, por
precipitacin biognica del agua presente en el ambiente, por lo
general el mar; las alctonas fueron transportadas, desde el sitio
de la precipitacin original, por la accin de las corrientes de
agua.
Origen hdrico
Esquema del proceso de formacin de grutas
ycuevasconestalactitasyestalagmitasen regiones calcreas, debido a
la qumica delcarbonato clcico.
Elcarbonato de calcio(CaCO3) se disuelve con mucha facilidad en
aguas que contienendixido de carbono(CO2) gaseoso disuelto, debido
a que reacciona con este y agua para formarbicarbonato de
calcio[Ca(HCO3)2], compuesto intermedio de alta solubilidad. Sin
embargo en entornos en el que el CO2disuelto se libera bruscamente
a la atmsfera, se produce la reaccin inversa aumentando la
concentracin de carbonato de calcio, cuyo exceso sobre el nivel de
saturacin precipita. De acuerdo a lo descrito, elequilibrio
qumicoen solucin sigue la siguiente ecuacin:
Esa liberacin de CO2se produce, fundamentalmente, en dos tipos
de entornos: en el litoral cuando llegan a la superficie aguas
cargadas de CO2y, sobre los continentes, cuando las aguas
subterrneas alcanzan la superficie. Este es el proceso fundamental
de formacin de grutas y cuevas con presencia
deestalactitasyestalagmitasen muchas regiones calcreas conpiedras
calizasdenominadas tambinkarsts, carsts o carsos. Estas ltimas
denominaciones de las regiones calcreas provienen del nombre de la
regin eslovena deCarso, rica en estos minerales y paisajes.
Origen qumicoEl carbonato de calcio se disuelve con mucha
facilidad en aguas que contienen gas carbnico disuelto (CO2). En
entornos en los que aguas cargadas de CO2 liberan bruscamente este
gas en la atmsfera, se produce generalmente la precipitacin del
carbonato de calcio en exceso segn la siguiente reaccin: Ca2+ + 2
(HCO3) = CaCO3 + H2O + CO2. Esa liberacin de CO2 interviene,
fundamentalmente, en dos tipos de entornos: en el litoral cuando
llegan a la superficie aguas cargadas de CO2 y, sobre los
continentes, cuando las aguas subterrneas alcanzan la
superficie.Origen biolgicoNumerosos organismos utilizan el
carbonato de calcio para construir su esqueleto mineral, debido a
que se trata de un compuesto abundante y muchas veces casi a
saturacin en las aguas superficiales de los ocanos y lagos (siendo,
por ello, relativamente fcil inducir su precipitacin). Tras la
muerte de esos organismos, se produce en muchos entornos la
acumulacin de esos restos minerales en cantidades tales que llegan
a constituir sedimentos que son el origen de la gran mayora de las
calizas existentes.DESCRIPCINEsta roca sedimentaria est compuesta
en ms de un 90% por carbonato clcico. Estas rocas pueden estar
formadas por:1.Terrgenos: granos procedentes de fuera de la cuenca
sedimentara, carbonatadas o no, que deben suponer menos del 50% del
total de la roca (si no es as seran rocas detrticas).2.Aloqumicos:
Granos formados en la misma cuenca: fragmentos de otras rocas
carbonatadas (Intraclastos), oolitos, pelets, pisolitos, oncolitos,
o conchas, caparazones y otros restos carbonatados de
fsiles.3.Ortoqumicos: Cemento carbonatado que une entre si los
anteriores componentes de la caliza, se divide en micrita (de 1 a
10 Micras) y esparita (cristales de ms de 10 micras).
PRINCIPALES TIPOS DE CALIZASCalizas fosilferas: Calizas
compuestas por un elevado porcentaje de restos carbonatados de
seres vivos (fsiles), cementados por carbonato clcico como son: las
calizas nummulticas del Paleoceno de las sierras de la Puerta, de
la Muela o de Espua; las calizas arrecifales de las cuencas
terciarias de Fortuna-Molina de Segura, Mula o Lorca; etc. Calizas
bioclsticas: Son calizas formadas mayoritariamente por fragmentos
carbonatados de fsiles. Realmente son calizas fosilferas cuyos
fsiles estn muy fragmentados. Son muy abundantes en el Terciario de
la regin. Lumaquelas o coquina: Roca de grano grueso formada
esencialmente por la acumulacin de conchas o fragmentos de stas.
Son calizas fosilferas con predominio de conchas de bivalvos,
aunque por extensin se llega a aplicar a la acumulacin de restos de
otros organismos (lumaquela de gasterpodos, lumaquela de nummulites
y caliza nummultica), aunque las lumaquelas suelen estar menos
cementadas y por ello son muy porosas. Calizas nodulosas rojas:
Rocas carbonatadas de color rojizo con estructura nodular originada
por un intenso proceso de bioturbacin sobre fangos micrticos
calcreos. Suelen contener gran abundancia de restos de ammonoideos
y belemnites. Se les conoce tambin como ammontico rosso y se
formaron en altos fondos marinos alejados del continente emergido
durante el Jursico (umbrales). Poseen un elevado inters comercial
(rojo Caravaca, el rojo Cehegn, el gris Cehegn, el Cehegn mdium y
el rojo Quipar) y cientfico por su contenido paleontolgico. Calizas
oolticas: Calizas compuestas fundamentalmente por oolitos que son
granos esfricos de carbonato clcico de origen inorgnico con
estructura concntrica. Se formaron en medios marinos clidos y poco
profundos (plataformas carbonatadas). Calizas lacustres: Calizas
formadas por la precipitacin de carbonato clcico en medios
lacustres. Suelen tener coloraciones claras con tonos grisceos,
pardos o rosados. Se caracterizan por presentar numerosas oquedades
originadas por el escape de gases, pero a su vez son muy
resistentes. En ellas pueden existir restos de gasterpodos de agua
dulce o pulmonados (calizas lacustres de Moratalla), bioturbaciones
originadas por races (calizas lacustres de Mula) o de oncolitos
(calizas lacustres de Caravaca), que son estructuras redondeadas y
concntricas originadas por el crecimiento de algas verde-azuladas o
cianobacterias.
PROPIEDADES FSICASLa coloracin de las calizas ricas en calcio y
las calizas dolomticas son blancas cuando son puras, pero cambia de
color entre el gris y el negro a consecuencia de las impurezas
carbonosas que contienen; el xido frrico da a la caliza color
amarillento, rojo, pardo; los sulfuros tales como la pirita, la
marcasita y la siderita alteran el color superficial de la roca al
oxidarse bajo la influencia de los agentes atmosfricos, dando un
color rojizo. Para la construccin de monumentos o la edificacin, el
color de la caliza es una propiedad importante. Las calles
comerciales tienen color blanco o dbilmente gris.La resistencia de
la caliza es una propiedad importante a la compresin, al
aplastamiento que oscila entre98.4 y 583.5 kg/cm2, la resistencia a
la traccin no es tan importante y es ms difcil de determinar, su
variacin es de 26 a 63 kg/cm2.La densidad bruta de la caliza, es el
peso de un decmetro cbico, que vara segn el contenido de humedad,
la textura y la porosidad de la roca. La caliza comercial secada al
aire en las condiciones ordinarias tiene una densidad de 1.922
kg/dm3. En condiciones de humedad, la densidad bruta puede ser de
2,242 kg/dm3.La densidad real prescindiendo de los poros llenos de
aire, oscila entre 2.2 y 2.9 kg/dm3. La caliza rica en calcio tiene
una densidad de 2.65 a 2.75 kg/dm3; y las calizas dolomticas de 2.8
a 2.9 kg/dm3.La composicin qumica y las propiedades de la cal y la
caliza dependen de la naturaleza y cantidad de las impurezas de la
roca original. Las materias contaminadas se depositan
simultneamente con la caliza o entraron durante alguna fase
posterior. La almina en combinacin con la slice est en la caliza
principalmente en forma de arcilla, aunque pueden encontrarse otros
silicatos de aluminio en forma de feldespato y mica. Cuando est en
cantidades apreciables, la arcilla convierte una caliza rica en
calcio en marga o en una arcillosa, que por calcinacin dan cales
hidrulicas. En contraste con las calizas que contienen de 5 a 10
por ciento de materiales arcillosos dan cales hidrulicas dbiles; y
las que contienen del 15 al 30 por ciento producen cales altamente
hidralicas.La materia silcea contenida en las arcillas puede
presentarse en estado libre, como arena, fragmentos de cuarzo y
pedernal y en estado combinado como feldespato, mica, talco y
serpentina; sta impureza est en proporciones variables, aunque por
lo general pequeo.Para la mayora de las aplicaciones pueden
despreciarse las cantidades pequeas; sin embargo, el 5 por ciento o
ms de materia silcea en una caliza pueden ser nociva para el
rendimiento en la fabricacin de la cal y para la calidad de la
misma. A las temperaturas propias de la calcinacin, la mayor parte
de la slice, en especial la que se halla en forma de partculas
minsculas (las partculas de slice grandes como granos gruesos de
arena suelen permanecer inertes), reacciona con el xido de calcio y
produce silicatos fundidos; stos productos vtreos se renen en el
horno y obstruyen el paso del material, fenmeno que en los hornos
relativos forma un anillo de silicato que se va ensanchando durante
la rotacin del horno. Adems de ser una impureza, la materia
silicosa es muy dura y nociva para las cales y las rocas destinadas
a producir materiales de pulimento.Las calizas metalrgicas y
qumicas deben contener menos del 1 por ciento de almina y menos de
2 por ciento de slice.Los compuestos de hierro de una caliza son
pocas veces nocivas para la cal, a menos que se necesite una cal
muy pura. Normalmente, el hierro est en forma de limonita (hidrxido
frrico) y pirita FeS2. Los silicatos que contienen hierro no se
descomponen.Los compuestos de sodio y potasio estn pocas veces en
cantidad notable en la caliza y no son nocivas si no se desea una
cal pura. Cuando estn en proporciones pequeas se volatilizan
durante la calcinacin; en ocasiones contiene materia carbonosa,
pero tiene poca importancia para la cal resultante, ya que arde y
se pierde durante la calcinacin.Los compuestos de azufre y los
compuestos de fsforo (generalmente sulfatos y fosfatos) son
impurezas nocivas en la cal y la caliza qumica. En los procesos
metalrgicos que exigen cal y caliza relativamente pura para
fundente, esos componentes cidos no deben estar en cantidades
mayores de 0.05 por ciento de azufre y 0.02 por ciento de
fsforo.Muchas fbricas de cal reducen las impurezas de la cal
cribando y seleccionando la roca caliza antes de calcinarla, puesto
que por cada 1000 kilogramos de caliza slo producen 560 kilogramos
de cal viva, el porcentaje de impurezas en una cal viva es casi el
doble del de la roca original.DurezaLa dureza relativa puede ser
estimada mediante la comprobacin de su resistencia al ser rayada,
esta propiedad se suele medir utilizando la escala de Mhos. Textura
Granular fina a gruesa, es un poco rasposa. Tienen una textura
consistente en granos minerales que se entrelazan, desarrollados
durante la cristalizacin de sustancias que se desprenden de la
solucin.DensidadDepende de su altura, puede variar de acuerdo a la
cantidad de restos fsiles y silicatos que sta contenga, pero
generalmente son ligeras. Color blanco y tintes diversos debido a
impurezas. Pardo, incoloro, blanco, rosa, amarillo y gris. El color
de un mineral no es una forma segura para su identificacin,
supuesto que algunos minerales poseen una escala de colores. El
color de raya (color de polvo fino que deja un mineral cuando
rayamos en el sobre una placa de porcelana blanca porosa) es un
indicador ms seguro. Brillo Vtreo, de opaco a cristalina. Vtreo, de
opaco a cristalina. Translcido a terroso, en algunas rocas como la
dolomita o doloma tiene brillo cristalino.
CLASIFICACINPara que una roca se clasifique como piedra caliza,
debe contener al menos el 50 por ciento de calcita, de acuerdo con
la Gua de Campo del National Audubon Society de Rocas y Minerales
de Amrica del Norte. El resto contiene granos de otras sustancias,
como cuarzo, arcilla, partculas de piedra o de xido de hierro. A
pesar de que es un material muy pesado, la piedra caliza es
fcilmente degradada, desmenuzable y soluble en cido
clorhdrico.Ubicacin de la caliza en la clasificacin de las
rocas.Las rocas se clasifican en gneas, metamrficas y
sedimentarias. La caliza se ubica dentro de la clasificacin de
rocas sedimentarias, como lo es tambin conglomerados, brechas,
areniscas, limonitas, dolomitas, pedernal, evaporitas, turvas,
asfaltitas, lateritas, tibas y tufitas.UTILIZACIN
Es una roca importante como reservorio depetrleo, dada su gran
porosidad. Tiene una gran resistencia a la meteorizacin; esto ha
permitido que muchas esculturas y edificios de la antigedad
tallados en caliza hayan llegado hasta la actualidad. Sin embargo,
la accin del agua delluviay de los ros (especialmente cuando se
encuentra acidulada por elcido carbnico) provoca su disolucin,
creando un tipo de meteorizacin caracterstica denominadakrstica. No
obstante es utilizada en la construccin de enrocamientos para obras
martimas y portuarias como rompeolas, espigones, escolleras entre
otras estructuras de estabilizacin y proteccin.La roca caliza es un
componente importante delcementogris usado en las construcciones
modernas y tambin puede ser usada como componente principal, junto
con ridos, para fabricar el antiguomortero de cal, pasta grasa para
creacin deestucoso lechadas para enjalbegar (pintar) superficies,
as como otros muchos usos por ejemplo en industria farmacutica o
peletera. Se encuentra dentro de la clasificacin de recursos
naturales entre losrecursos no renovables(minerales) y dentro de
esta clasificacin, en los no metlicos, como elsalitre, elaljezy
elazufre.Directa o indirectamente, es probable que la roca caliza y
la cal se empleen en ms industrias que ninguna otra sustancia
natural; ambos materiales se usan mucho en la agricultura, en la
edificacin y en las industrias qumicas. Hubo un tiempo en que se
tena la cal como material agrcola o de construccin; pero
actualmente las partes del tonelaje anual de cal se emplea como
compuesto qumico bsico en la industria. El encalado de las tierras
con caliza pulverizada y la cal estimula la produccin del suelo,
disminuyendo la acidez y proporcionando al suelo importantes
nutrientes para las plantas.En la edificacin o construccin, la
caliza se usa como piedra de dimensiones (conocida como cantera),
cortada en diferentes formas y tamaos para la construccin de muros
y monumentos; en forma de piedra partida, se usa como balastro para
ferrocarriles y como agregado para la formacin del concreto
(hormign) y la construccin de caminos. La cal se usa en morteros
para albailera, en enlucidos del concreto, como agente
estabilizador del suelo y en la construccin de caminos de tierra.
La dolomita quemada e inerte se usa mucho como material refractario
para revestimiento de hornos y hogares. Son aplicaciones qumicas de
la caliza: en procesos metalrgicos, como fundente, en operaciones
para fabricacin de la pulpa de papel, en procesos de neutralizacin
de cidos y como relleno de muchos productos comerciales, en la
fabricacin del cemento en donde se usa un enorme tonelaje de
caliza, en la fabricacin de alambre y acero, en el tratamiento de
minerales de oro y plata y en la refinacin del cobre, el plomo;
siendo el mayor consumidor de cal la industria del acero, que la
usa por las propiedades bsicas de la cal para eliminar las
impurezas cidas de las menas de hierro.En la purificacin del agua y
para el tratamiento de las aguas residuales de las poblaciones e
industrias, control de la contaminacin atmosfrica. Se mencionan
otros usos tales como para la refinacin del azcar y el petrleo, en
la fabricacin del papel, hidrxido de sodio, vidrio, insecticidas,
carburo de calcio, polvos de blanqueo, artculos de piel, barnices,
magnesio.
Usos en la construccinLos usos que tiene la caliza con fines de
construccin son: los agregados para hormign y como componentes del
concreto, la mayor parte del cual se hace con cemento, como los
balastros para ferrocarriles cuyo tamao comprende entre y 2
pulgadas de dimetro (7.6 a 63.5 milmetro) siendo el tamao preferido
para usarlo con el fin de mantener sus vas en buen estado, como
piedra de relleno, los fragmentos de caliza irregulares de tamaos
que varan entre 15 y 30 centmetros, son utilizados en la
construccin de los vertederos de las presas, en la construccin de
muelles y para rellenar los puntos bajos en terrenos o
carreteras.
PRINCIPALES DERIVADOS DE LA CALIZACal La caliza u otras rocas
calcreas se calientan en hornos hasta 903C, de forma que expulsa el
CO2 y queda la cal viva (CaO). Esta se apaga con agua, mezclada con
arena, forma el mortero. Comnmente, la cal se prepara en forma de
cal hidratada (Ca(OH2)), aadiendo agua. Cien kilos de caliza pura
producen 56 kilos de cal. Puede emplearse tambin dolomita que da
CaO-MgO, se apaga ms lentamente y despide menos calor que la cal
viva.Variedades comerciales:-Cal Viva: Material obtenido de la
calcinacin de la caliza que al desprender anhdrido carbnico, se
transforma en xido de calcio. La cal viva debe ser capaz de
combinarse con el agua para transformarse de xido a hidrxido y una
vez apagada (hidratada), se aplique en la construccin,
principalmente en la elaboracin del mortero de albailera.-Cal
hidratada: Se conoce con el nombre comercial de cal hidratada a la
especie qumica de hidrxido de calcio, la cual es una base fuerte
formada por el metal calcio unido a dos grupos hidrxidos. El xido
de calcio al combinarse con el agua se transforma en hidrxido de
calcio.-Cal hidrulica: Cal compuesta principalmente de hidrxido de
calcio, slica (SiO2) y almina Al2O3) o mezclas sintticas de
composicin similar. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer
incluso debajo del agua.
FALLAS EN PIEDRAS CALIZASEl origen de las fracturas se relaciona
en la forma en que la piedra caliza se rompe bajo presin. El agua
de lluvia mezclada con dixido de carbono disuelve la roca. Durante
la estacin seca el agua sube a la superficie de la piedra caliza
expuesta y se evapora, dejando tras de s los minerales que estaban
en solucin. Eso da como resultado una superficie dura relativamente
impermeable.
La piedra caliza se fractura con facilidad, permitiendo que el
agua se convierta en una cascada que fluye a travs de los
resquebrejamientos y llega rpidamente al nivel hidrosttico.
Las fracturas y fallas que aparecen en la piedra caliza
generalmente forman un patrn de lneas cortas que se interceptan con
las fisuras ms prolongadas, formando ngulos casi rectos. Las
intersecciones son caminos que facilitan el flujo de agua hacia
abajo. El agua corroe la piedra caliza a medida que se filtra a
travs de la roca, dejando cavernas a las lneas de factura,
especialmente o justo encima del nivel hidrosttico. Los pasadizos
estrechos y vueltas en ngulo recto de la caverna que estn sobre el
nivel hidrosttico.
EQUIPOS PARA PRUEBASLas siguientes fotografas muestran algunos
de los equipos que se utilizaron para realizar las pruebas as como
algunos especmenes obtenidos en el laboratorio de Geotecnia y Vas
Terrestres.
Cortadora Extractora Especmenes de roca caliza Mquina
Universal
Especmenes de roca caliza Broca extractora
ANEXOS
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